基于AHP-TRIZ 理論的紡織機(jī)械裝備人性化設(shè)計(jì)研究

摘要：通過(guò)對(duì)紡織機(jī)械裝備人性化設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)分析，闡述了機(jī)械裝備設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的人機(jī)體驗(yàn)、視覺(jué)造型、制造成本等人性化設(shè)計(jì)問(wèn)題與應(yīng)用設(shè)計(jì)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程。運(yùn)用AHP-TRIZ理論在紡織機(jī)械人性化設(shè)計(jì)過(guò)程中基于用戶需求和矛盾提出解決方案的設(shè)計(jì)流程。通過(guò)以拉幅定型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)踐得出，該理論組合對(duì)于紡織機(jī)械裝備人機(jī)體驗(yàn)等人性化設(shè)計(jì)方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值。該方法為之后紡織裝備的設(shè)計(jì)提供了新的思路和工具。

關(guān)鍵詞：層次分析法（AHP）；TRIZ理論；紡織機(jī)械；人性化設(shè)計(jì)；造型設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2024）23-0090-04

引言

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和需求的多樣化，紡織機(jī)械裝備不僅要滿足功能需求，還應(yīng)更注重人性化設(shè)計(jì)，對(duì)操作者的舒適性、便捷性、安全性提出新的需求。目前，我國(guó)紡織機(jī)械裝備設(shè)計(jì)水平還存在一定不足，缺乏人性化和創(chuàng)新思維，難以滿足市場(chǎng)以及操作者的需求。介于，層次分析法（AHP）能夠?qū)?wèn)題分解為多層次指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)紡織裝備人性化設(shè)計(jì)要素的權(quán)重評(píng)價(jià)和排序。運(yùn)用TRIZ 理論的系統(tǒng)化創(chuàng)新思維方法，可以對(duì)裝備人性化設(shè)計(jì)過(guò)程中的技術(shù)矛盾進(jìn)行突破和解決。因此，本文將AHP-TRIZ 理論應(yīng)用于紡織機(jī)械裝備人性化設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)紡織裝備的設(shè)計(jì)優(yōu)化。并以某型紡織機(jī)械裝備為例，進(jìn)行理論應(yīng)用與設(shè)計(jì)實(shí)踐。為紡織機(jī)械裝備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了一種新的思路和參考。

一、理論概述與設(shè)計(jì)流程

對(duì)研究涉及的設(shè)計(jì)目標(biāo)、理論方法進(jìn)行概述總結(jié)，明確設(shè)計(jì)方向和理論應(yīng)用的步驟，進(jìn)而梳理針對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐的主體流程，使設(shè)計(jì)方案與結(jié)果達(dá)到最佳的優(yōu)化。

（一）人性化設(shè)計(jì)概述

人性化設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)中充分考慮行為、心理、環(huán)境等因素情況[1]，運(yùn)用分析方法與技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改良，滿足使用者生理和心理需求的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程。使最終的產(chǎn)品富有情感，協(xié)調(diào)人機(jī)環(huán)境之間的關(guān)系，創(chuàng)造良好的使用氛圍。

（二）AHP 層次分析法

AHP 層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則決策方法，可以通過(guò)多層次、多維度的分析以達(dá)到解決和處理問(wèn)題的作用[2]?？梢蕴幚韽?fù)雜問(wèn)題內(nèi)部各部分潛在的關(guān)聯(lián)性，并通過(guò)各個(gè)層次之間的判斷與比較，建立判斷矩陣，并對(duì)其進(jìn)行權(quán)重結(jié)果計(jì)算，最后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行排序和檢驗(yàn)。

（三）TRIZ 理論創(chuàng)新設(shè)計(jì)

TRIZ 理論是一種基于系統(tǒng)分析的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。該方法通過(guò)分析技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律和矛盾解決原理，尋求最佳的解決方案[3]。根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)規(guī)律來(lái)指導(dǎo)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段高效率地抓住矛盾沖突問(wèn)題，提出解決方案。

（四）針對(duì)紡織機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)流程

基于兩種方法的特點(diǎn)，將AHP 和TRIZ 理論相結(jié)合，可以有效地將用戶需求轉(zhuǎn)化為明確的設(shè)計(jì)要素，并解決設(shè)計(jì)中的矛盾問(wèn)題。針對(duì)紡織機(jī)械裝備的人性化設(shè)計(jì)流程，首先，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和用戶需求，然后運(yùn)用AHP 方法對(duì)用戶需求進(jìn)行權(quán)重分析，再運(yùn)用TRIZ 方法對(duì)需求要素進(jìn)行矛盾轉(zhuǎn)化和方案推演，最后得出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[4]。其設(shè)計(jì)研究思路如圖1 所示：

1. 建立評(píng)價(jià)體系：根據(jù)用戶調(diào)研得到基本的紡織機(jī)械裝備功能需求與人性化要求，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)和評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建AHP 層次結(jié)構(gòu)模型。

2. 要素量化評(píng)價(jià)：利用專家打分法和問(wèn)卷調(diào)查法，對(duì)各層次的要素進(jìn)行比較，計(jì)算各要素的權(quán)重，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要性和準(zhǔn)確性，之后進(jìn)行綜合排序確定重要的設(shè)計(jì)要素。

3. 要素矛盾識(shí)別：根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，找出設(shè)計(jì)要素中比較突出的技術(shù)矛盾，并轉(zhuǎn)化為工程參數(shù)。

4. 創(chuàng)新原理篩選：根據(jù)TRIZ 理論中的沖突矩陣，依據(jù)用戶需求參數(shù)的矛盾，找出相應(yīng)的創(chuàng)新原理。

5. 初步方案生成：根據(jù)創(chuàng)新原理的含義和實(shí)例，結(jié)合紡織機(jī)械裝備的特點(diǎn)，運(yùn)用類比、聯(lián)想、變形等思維方法，生成具有創(chuàng)新性和可行性的設(shè)計(jì)思路或方案。

6. 最終方案呈現(xiàn)：根據(jù)AHP 的評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重，對(duì)生成的概念方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較，選擇最優(yōu)的概念方案。

二、 AHP用戶需求分析

在設(shè)計(jì)研究初期，運(yùn)用AHP 方法結(jié)合設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)用戶需求進(jìn)行搜集- 篩選- 分析- 排序，以便確定人性化設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要設(shè)計(jì)要素。

（一）用戶需求層次獲取

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、實(shí)地考察、問(wèn)詢?cè)L談等方式，對(duì)紡織設(shè)備使用過(guò)程中相關(guān)群體人性化需求并進(jìn)行整理。內(nèi)容主要包括：設(shè)備造型、人機(jī)交互、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、CMF。這些需求相互關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成了紡織機(jī)械裝備人性化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。根據(jù)不同需求分別按照：目標(biāo)層、指標(biāo)層、方案層3 層次來(lái)構(gòu)建遞階層級(jí)結(jié)構(gòu)模型（見(jiàn)表1），分別用A、B、C表示，并與產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求D 一一對(duì)應(yīng)[3]。

（二）用戶需求權(quán)重分析

確定用戶需求層次后，構(gòu)建層次權(quán)重分析矩陣對(duì)各層次需求進(jìn)行權(quán)重（W）分析。通過(guò)驗(yàn)證一致性比率（CR）來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性（CR ≤ 0.1）。最后，根據(jù)各層次需求在紡織機(jī)械裝備人性化設(shè)計(jì)中的重要程度進(jìn)行排序，為后續(xù)通過(guò)TRIZ 理論尋找并解決需求矛盾提供重點(diǎn)方向。其詳細(xì)步驟如下：

1. 步驟1

邀請(qǐng)5 位行業(yè)專家和6 位用戶代表進(jìn)行打分，采用（1-5）5 分標(biāo)度對(duì)應(yīng)不同的需求感覺(jué)重要程度，其中1 表示兩個(gè)因素同等感覺(jué)，5 表示一個(gè)因素比另一個(gè)因素更具有必要的感覺(jué)，中間的數(shù)字表示不同程度的感覺(jué)重要性（1-5 標(biāo)度其含義見(jiàn)表2 所示）。

2. 步驟2

根據(jù)評(píng)價(jià)表對(duì)裝備人性化設(shè)計(jì)各要素的打分結(jié)果，采用幾何平均法求出用戶需求權(quán)重W，以及判斷矩陣的最大特征根。通過(guò)驗(yàn)證一致性比率（CR）來(lái)檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性（CR ≤ 0.1），CR 越小，一致性越好。其計(jì)算方式和用戶需求層次中指標(biāo)層與目標(biāo)層需求權(quán)重結(jié)果以及一致性驗(yàn)證，見(jiàn)表3- 表7 如下：

（1）計(jì)算每行各指標(biāo)乘積Mi：

其中：n：判斷矩陣的階數(shù)。

3. 步驟3

根據(jù)表3-7 可得CR 值均小于0.1，由此可判定通過(guò)一致性檢驗(yàn)。對(duì)準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的目標(biāo)權(quán)重進(jìn)行綜合排序并分類來(lái)確定人性化設(shè)計(jì)中更突出的因素，詳見(jiàn)表8。

根據(jù)紡織裝備人性化設(shè)計(jì)各項(xiàng)需求綜合權(quán)重排序得出：罩殼、整體、配色、安全這4 方面為人性化設(shè)計(jì)需求中必須要重點(diǎn)體現(xiàn)的部分；材料、局部、操作、輔助一般重要，是人性化設(shè)計(jì)中的次要重點(diǎn)；檢修、散熱、表面、細(xì)節(jié)權(quán)重占比較低，在設(shè)計(jì)中，不需要過(guò)多關(guān)注，滿足基本功能即可[5]。

三、TRIZ理論需求矛盾分析

根據(jù)AHP 對(duì)于紡織裝備人性化設(shè)計(jì)的分析結(jié)果，梳理各設(shè)計(jì)要素之間存在的矛盾關(guān)系，提出可行的創(chuàng)新原理與方案，以便于后續(xù)通過(guò)對(duì)應(yīng)的TRIZ 理論運(yùn)用進(jìn)行設(shè)計(jì)方案實(shí)施。

（一）需求要素矛盾提取

在紡織機(jī)械裝備的人性化設(shè)計(jì)中，通過(guò)AHP 權(quán)重綜合分析和現(xiàn)場(chǎng)專家交流可以發(fā)現(xiàn)用戶需求之間存在多種矛盾。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況調(diào)查，對(duì)12（D1-D12）項(xiàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求進(jìn)行分析，并篩選出具體對(duì)應(yīng)的人性化設(shè)計(jì)要素矛盾共3 對(duì)。3 個(gè)相互矛盾的設(shè)計(jì)因素：①（D5-D6）檢修便捷與安全的矛盾；②（D8-D10）設(shè)備散熱與材料選取的矛盾；③（D7-D1）整體造型與罩殼結(jié)構(gòu)的矛盾。

（二）矛盾解決方案轉(zhuǎn)化

根據(jù)人性化設(shè)計(jì)需求矛盾的提取結(jié)果進(jìn)行分析，將這3 對(duì)具體的要素矛盾抽象為通用工程參數(shù)，分別對(duì)應(yīng)：NO.34 可維修和NO.27 可靠性、NO.27 可靠性和NO.31 有害因素、NO.32 可制造性和NO.35 適應(yīng)性及多用性[6]。根據(jù)以上矛盾參數(shù)分析提出對(duì)應(yīng)的解決方案，見(jiàn)表9。

四、拉幅定型機(jī)人性化創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐

基于AHP 對(duì)拉幅定型機(jī)人性化要素的分析，結(jié)合可用的TRIZ創(chuàng)新方法，對(duì)拉幅定型機(jī)的重點(diǎn)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，做到功能與人性化的平衡，提高裝備操作體驗(yàn)和生產(chǎn)效率[7]。

（一）技術(shù)矛盾與人性化需求分析

1. 矛盾1 檢修便捷與安全

針對(duì)矛盾1，其主要解決原理為：預(yù)先作用原理、聯(lián)合原理，在設(shè)計(jì)初期統(tǒng)籌考慮拆卸步驟與安全隱患，預(yù)先將安全操作與拆卸流程有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中單一步驟的雙功能化，進(jìn)而達(dá)到操作便捷性與安全保障的統(tǒng)一。

2. 矛盾2 設(shè)備散熱與材料選取

對(duì)于矛盾2，可通過(guò)利用多孔原理、分割原理、局部改善原理進(jìn)行綜合解決。通過(guò)分割以隔離其他部分，進(jìn)而針對(duì)該區(qū)域?qū)嵤┚植績(jī)?yōu)化策略。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，適當(dāng)引入開(kāi)孔這一措施，在滿足設(shè)備散熱的同時(shí)，減少材料損耗和降低成本，從而實(shí)現(xiàn)散熱與材料經(jīng)濟(jì)性的雙向提升。

3. 矛盾3 整體造型與罩殼結(jié)構(gòu)

關(guān)于矛盾3，可采用：變害為利原理、拆出原理相結(jié)合解決。通過(guò)深入分析罩殼結(jié)構(gòu)將阻礙整體造型的部分拆離，并做針對(duì)性設(shè)計(jì)，將有害部分變?yōu)檎w造型設(shè)計(jì)的積極因素，使之成為整體造型的一部分。

4. 人性化需求分析

對(duì)拉幅定型機(jī)具體人性化需求進(jìn)行分類，見(jiàn)表10。

根據(jù)定型機(jī)人性化需求分類表，若要提高裝備人性化水平，需要對(duì)操作步驟和空間進(jìn)行符合人體尺寸的優(yōu)化。鑒于定型機(jī)通常運(yùn)行于封閉空曠的廠房環(huán)境，長(zhǎng)時(shí)間噪音和重復(fù)操作易導(dǎo)致操作者的感官疲勞，進(jìn)而產(chǎn)生安全隱患。因此，應(yīng)強(qiáng)調(diào)裝備外觀造型的統(tǒng)一性，營(yíng)造穩(wěn)重堅(jiān)實(shí)且充滿生機(jī)的視覺(jué)感受，以提升用戶的視覺(jué)與心理舒適度。此外，在確保罩殼結(jié)構(gòu)可靠性的基礎(chǔ)上，還應(yīng)提升操作人員拆裝和檢修的便攜性，并且進(jìn)行構(gòu)件兼容性和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，使之可廣泛應(yīng)用于更多區(qū)域和設(shè)備，有效降低了人員操作難度和設(shè)備制造成本[8]。

（二）針對(duì)拉幅定型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)踐

拉幅定型機(jī)組成結(jié)構(gòu)主要包括：觀察孔、進(jìn)布電機(jī)罩殼、高溫烘箱罩殼、出布牽引罩殼、控制臺(tái)樓梯、機(jī)柜擋板、警示擋板等。帶入TRIZ 理論的解決方法，對(duì)裝備整體和以上結(jié)構(gòu)進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)實(shí)踐。相關(guān)解決方案如下：

1. 造型統(tǒng)一與制造標(biāo)準(zhǔn)化

（1）提高風(fēng)格視覺(jué)統(tǒng)一：拉幅定型機(jī)的造型設(shè)計(jì)是在功能與人機(jī)關(guān)系之間尋求最優(yōu)的平衡點(diǎn)。根據(jù)第12 條發(fā)明原理（形狀）對(duì)拉幅定型機(jī)的整機(jī)形狀進(jìn)行區(qū)域劃分，對(duì)劃分區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一的造型設(shè)計(jì)，選用多條折線排列形成強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)感和張力。在罩殼設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)上要與整體節(jié)奏高度呼應(yīng)，利用機(jī)身不同功能部分體現(xiàn)造型的銜接感，減少整機(jī)造型過(guò)于分散的缺點(diǎn)，從而保證裝備風(fēng)格視覺(jué)一致性。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化與通用性：利用第35 條發(fā)明原理（適應(yīng)性），針對(duì)機(jī)柜門板、電機(jī)罩殼、散熱等部位，結(jié)合裝備實(shí)際情況，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)以上構(gòu)件尺寸信息進(jìn)模糊處理，歸納出對(duì)應(yīng)的寬、窄、高3 種尺寸模板，在實(shí)際制造過(guò)程中根據(jù)不同情況使用對(duì)應(yīng)尺寸模板。提高裝備構(gòu)件的多適應(yīng)性，降低造型與設(shè)計(jì)只能在單一裝備使用而造成的浪費(fèi)與后期維護(hù)的人員培訓(xùn)難度。

（3）優(yōu)化制造與設(shè)計(jì)周期：利用第32 條分明原理（可制造性）對(duì)拉幅定型機(jī)進(jìn)行功能區(qū)域規(guī)劃。對(duì)功能相近或非特殊功能區(qū)域選擇統(tǒng)一厚度不銹鋼板作為設(shè)計(jì)材料，多以打孔、彎折、焊接等便捷加工方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，既滿足設(shè)計(jì)研究目標(biāo)同時(shí)也有效降低工藝、材料、時(shí)間多方成本，縮短裝備設(shè)計(jì)制造周期。

2. 色彩視覺(jué)提升

紡織機(jī)械設(shè)備不同于以往的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，作業(yè)環(huán)境具有很強(qiáng)的不確定性，優(yōu)秀的工業(yè)設(shè)備色彩設(shè)計(jì)應(yīng)該做到與設(shè)備環(huán)境、外觀形態(tài)相統(tǒng)一。原拉幅定型機(jī)配色采用傳統(tǒng)的黑、藍(lán)、綠配色，飽和度較高顏色對(duì)比過(guò)于明顯，長(zhǎng)時(shí)間的刺激視覺(jué)會(huì)造成較明顯的視覺(jué)疲勞和心理懈怠，且與其他企業(yè)配色相同無(wú)差異化。此次設(shè)計(jì)拉幅定型機(jī)整體顏色以藍(lán)灰色、深藍(lán)色作為主色調(diào)打破傳統(tǒng)機(jī)械配上色，灰色、白色為機(jī)身輔色，以深灰色為重色以壓制設(shè)備的重量感，提升設(shè)備的高級(jí)和安全感的同時(shí)整體穩(wěn)重又不失活潑。緩解長(zhǎng)時(shí)間操作下人員的視覺(jué)疲勞，提高視覺(jué)、心理舒適度和生產(chǎn)積極性。

3. 罩殼人機(jī)與用戶心理優(yōu)化

（1）減少操作與效率提升：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)儀表刻度盤位于裝備兩側(cè)高位，緊鄰傳動(dòng)裝置，導(dǎo)致操作人員在采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)時(shí)需依賴扶梯，增加了操作復(fù)雜度。為減少操作步驟，在保證安全情況下，利用第35 條發(fā)明原理（適應(yīng)性），根據(jù)人眼仰視視野最佳的可視范圍對(duì)罩殼做開(kāi)孔設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整罩殼正面開(kāi)孔位置，形成上下2cm的開(kāi)孔距離，擴(kuò)大罩殼的可視角度，使操作人員可在地面順利讀取生產(chǎn)參數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

（2）提高結(jié)構(gòu)可靠性：利用第13 條發(fā)明原理（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性）針對(duì)原有裝備重量與使用環(huán)境的實(shí)際需求，考慮到操作員可能存在的依靠行為，因此，在關(guān)鍵部位采用半包圍或全包圍結(jié)構(gòu)代替單層開(kāi)放結(jié)構(gòu)，以在不干擾操作的前提下增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。此外，罩殼的通風(fēng)孔采用折線開(kāi)孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化開(kāi)孔尺寸抑制罩殼版面的晃動(dòng)。同時(shí)，結(jié)合人體測(cè)量數(shù)據(jù)，將開(kāi)孔寬度精確控制在1.5cm 以內(nèi)，從而防止操作人員在作業(yè)過(guò)程中手指誤入等危險(xiǎn)情況的發(fā)生。在保證操作效率的情況下提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和用戶體驗(yàn)。罩殼人機(jī)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化示例如圖2 所示。

4. 高溫區(qū)域安全與便攜性改良

（1）降低安全隱患：烘箱作為高溫作業(yè)區(qū)域，原罩殼設(shè)計(jì)僅為簡(jiǎn)單的金屬遮擋板，缺乏必要的側(cè)面防護(hù)措施，使得操作人員在近距離監(jiān)看燃機(jī)燃燒情況時(shí)面臨高溫風(fēng)險(xiǎn)。為解決這一問(wèn)題，結(jié)合第31 條發(fā)明原理（有害因素）對(duì)烘箱罩殼散熱孔造型、開(kāi)孔尺寸、排列疏密等可以直接影響人員效率與安全的有害要素用過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)避防護(hù)。罩殼采用多開(kāi)孔的全包設(shè)計(jì)，考慮到烘箱的散熱、參數(shù)監(jiān)看需求，對(duì)罩殼觀察面的開(kāi)孔排列方式采用雙列開(kāi)孔形式，從裝備左右兩側(cè)都可以完成監(jiān)看操作，為了防止人員受到高溫影響，罩殼殼體尺寸與烘箱直線距離保持20cm 以上，同時(shí)控制散熱開(kāi)孔尺寸控制在2cm，在盡可能增加散熱效率，便于觀察監(jiān)看的情況下保證操作人員的安全。

（2）裝配與維修便攜：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，烘箱罩殼尺寸長(zhǎng)1.5m，寬60cm 高40cm，整體體積偏大，導(dǎo)致裝備裝配及后期維護(hù)操作復(fù)雜，常需兩人協(xié)同作業(yè)。鑒于燃灶的安裝與維護(hù)主要發(fā)生在罩殼上方且無(wú)承重需求。于是對(duì)罩殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)在罩殼頂部開(kāi)設(shè)尺寸為長(zhǎng)90cm、寬40cm 的大面積孔洞，不僅降低了罩殼的整體重量，還顯著提升了裝配與維修的便捷性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，此設(shè)計(jì)并未對(duì)罩殼結(jié)構(gòu)安全造成任何不良影響，實(shí)現(xiàn)了效率與安全的雙重提升。高溫區(qū)域罩殼開(kāi)孔設(shè)計(jì)示例如圖3 所示。

5. 傳動(dòng)區(qū)域安全設(shè)計(jì)

紡織設(shè)備出布牽引區(qū)因傳動(dòng)軋輥與皮帶輪眾多，其罩殼設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。在保持整體風(fēng)格統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，安全因素成為設(shè)計(jì)的核心考量。為優(yōu)化散熱性能并保障操作人員安全，本研究將原方形開(kāi)孔改為直徑8mm 的圓形開(kāi)孔，并按折線排列。此設(shè)計(jì)在確保罩殼結(jié)構(gòu)可靠性的同時(shí)，顯著提升了操作安全性。傳動(dòng)類罩殼開(kāi)孔示例見(jiàn)圖4 所示。

6. 樓梯人機(jī)與擋板安全設(shè)計(jì)

（1）人機(jī)改良：機(jī)身控制臺(tái)部分包含樓梯與機(jī)柜擋板，此區(qū)域人員活動(dòng)頻繁。原樓梯踏面采用鏤空金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格尺寸介于3-5cm 之間，存在物品掉落隱患，威脅生產(chǎn)安全?？紤]到裝配與維護(hù)的實(shí)際需求，將樓梯踏面改為凹凸花紋金屬板覆蓋，既防止物品掉落，又提升摩擦力。此外，原機(jī)柜擋板設(shè)計(jì)為矩形，因靠近樓梯轉(zhuǎn)角，人員走動(dòng)時(shí)易發(fā)生碰撞。為優(yōu)化人機(jī)交互體驗(yàn)，本研究基于人體上半部分測(cè)量尺寸對(duì)機(jī)柜擋板進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合裝備斜線走勢(shì)實(shí)施矩形切角處理，有效減少碰撞，提升操作安全性。

（2）警示與安全：裝備危險(xiǎn)區(qū)警示作用至關(guān)重要，原方案采用淡黃色警示且部分區(qū)域僅設(shè)警示帶，顏色對(duì)比度不足，警示效果不佳，易引發(fā)安全事故。本研究針對(duì)此問(wèn)題，提出采用與裝備整體顏色對(duì)比度更高的橘黃色，并將所有警示區(qū)域均升級(jí)為警示擋板設(shè)計(jì)，顯著提升警示效果，確保操作安全。樓梯與擋板安全設(shè)計(jì)示例如圖5 所示。

（三）最終整機(jī)方案展示

此拉幅定型機(jī)人性化設(shè)計(jì)以AHP 分析為導(dǎo)向，應(yīng)用TRIZ 的發(fā)明原理，摒棄以往以功能為主忽略用戶造型不統(tǒng)一的設(shè)計(jì)路徑，以提高設(shè)備的操作效率和用戶體驗(yàn)為目標(biāo)。在設(shè)備的整體造型上保持著設(shè)計(jì)元素的一致性，凸顯了工業(yè)設(shè)計(jì)美感，另外，兼具靈活的細(xì)節(jié)關(guān)注，盡量滿足不同作業(yè)環(huán)境中的情感體驗(yàn)[9]。

經(jīng)過(guò)概念構(gòu)思、草圖繪制、效果圖呈現(xiàn)及樣機(jī)制作等階段，本研究根據(jù)甲方不同配色需求，推出了兩個(gè)主要設(shè)計(jì)方案。在CAD/RHINO 等工程制圖軟件的輔助下，結(jié)合當(dāng)前加工條件、人性化需求及設(shè)計(jì)成本，對(duì)設(shè)備整體造型、罩殼、配色、開(kāi)孔、樓梯等進(jìn)行了全面設(shè)計(jì)。罩殼根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行開(kāi)孔處理，折線方形開(kāi)孔適用于多數(shù)場(chǎng)景，而圓形開(kāi)孔則更適用于高溫和傳動(dòng)裝置。為滿足廣泛場(chǎng)景需求，罩殼尺寸進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理，確保設(shè)計(jì)可靠且成本節(jié)約。樓梯部分采用凹凸防滑設(shè)計(jì)，并在臺(tái)階面開(kāi)設(shè)元素孔，確保操作員安全的同時(shí)保持整機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)格的統(tǒng)一。配色方案經(jīng)過(guò)專家評(píng)價(jià)后選定，旨在實(shí)現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)重性與視覺(jué)效果的和諧統(tǒng)一。最終整機(jī)方案及配色示例見(jiàn)圖6 所示。

結(jié)語(yǔ)

本文基于AHP-TRIZ 理論，對(duì)紡織機(jī)械裝備的人性化設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。通過(guò)AHP 方法分析用戶需求，利用TRIZ 理論轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)矛盾抽象成可以解決的工程參數(shù)，以拉幅定型機(jī)為例進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用。通過(guò)本文的設(shè)計(jì)表明，AHP-TRIZ 理論能夠有效指導(dǎo)紡織機(jī)械裝備的人性化設(shè)計(jì)，提高裝備的使用效率和操作者的人機(jī)體驗(yàn)。但是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還是發(fā)現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)輸，到廠裝配等過(guò)程考慮不周全，后續(xù)應(yīng)該做進(jìn)一步的改進(jìn)和深化。未來(lái)研究將進(jìn)一步探索AHP-TRIZ 理論在不同類型紡織機(jī)械裝備人性化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的人性化水平。

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